Новости химической науки > Простое, безопасное и дешевое покрытие

В древнеяпонской культуре существовала достаточно забавная традиция, направленная на уход за полостью рта – для предотвращения образования полостей и «дырок» в зубах японцы покрывали зубы темным раствором, содержащим соли железа и таннины растительного происхождения.

Этого обычая, охагуро, перестали придерживаться только в XIX веке, а в наши дни австралийские химики вернули его к жизни, правда, предполагая использовать в других областях, нежели защита зубов.

Исследователи из группы Фрэнка Карузо (Frank Caruso) из Университета Мельбурна разработал простой одностадийный метод получения покрытия, которое состоит только из производных железа (III) и дубильной кислотой (tannic acid), полифенолом растительного происхождения, который, возможно, более известен благодаря букету состарившегося в деревянной бочке красного вина.

Дубильная кислота и железо взаимодействуют, образуя покрытие. На рисунке показана визуализация этого покрытия на полистироле с помощью атомно-силовой микроскопии. (Рисунок из Science 2013, DOI: 10.1126/­science.1237265)

Полученное покрытие универсально. Оно может использоваться для покрытия широкого круга микро- и нанообъектов, включая наночастицы золота, частички карбоната калия, диоксида кремния и даже бактерий. Покрытие в расвной степени хорошо закрепляется на поверхностях с положительным, отрицательным зарядом или электронейтральных поверхностях.

Кристофер Белявски (Christopher W. Bielawski), химик из Университета Техаса (Остин) отмечает, что поскольку и Fe(III) и галловая кислота признаны безопасными и уже применяются в пищевой промышленности, а также биомедицине, новое покрытие может оказаться полезным для решения целого ряда практических задач, включая направленную доставку лекарственных препаратов и защиту медицинских инструментов от коррозии. Новое покрытие может оказать значительное влияние на материаловедение именно из-за простоты своего получения.

Филип Мессершмит (Phillip B. Messersmith), специалист по биомедицине из Северо-западного университета отмечает, что особо полезным свойством является уникальная чувствительность нового покрытия к pH. Само покрытие образуется при значениях pH, больших 6, а в более кислой среде оно разрушается, высвобождая содержание. Мессершмит отмечает, что это свойство может использоваться для доставки лекарственных препаратов в отличающиеся кислой средой лизосомы или лизосомы.

Исследователи используют термин «дубильная кислота» для описания семейства молекул, содержащих центральный фрагмент глюкозы, связанный с одной-пятью полигаллоильными группами различной длины. Каждый центр Fe(III) может координироваться с тремя гидроксильными группами, таким образом существует потенциальная возможность того, что один атом железа может связываться сразу с тремя молекулами дубильной кислоты, ну а большое количество гидроксильных групп в составе молекулы дубильной кислоты позволяет ей связаться с огромным количеством атомов железа. В результате образуется прочное поперечно сшитое покрытие толщиной около 10 нм.

Исследователи предполагают, что методика получения таких покрытий может быть модифицирована – существует большое количество и других полифенолов помимо дубильной кислоты, поэтому существует возможность модифицировать тип поверхности для самых различных областей.

Источник: Science 2013, DOI: 10.1126/­science.1237265

метки статьи: #неорганическая химия, #новые материалы, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров